JP2004215462A - Motor controller and printer having the same - Google Patents

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JP2004215462A
JP2004215462A JP2003002328A JP2003002328A JP2004215462A JP 2004215462 A JP2004215462 A JP 2004215462A JP 2003002328 A JP2003002328 A JP 2003002328A JP 2003002328 A JP2003002328 A JP 2003002328A JP 2004215462 A JP2004215462 A JP 2004215462A
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motor
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Tadashi Oyama
正 大山
Makoto Tsujinishi
誠 辻西
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Funai Electric Co Ltd
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Funai Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constitution capable of simply and smoothly transferring the exciting mode of a stepping motor during driving. <P>SOLUTION: After the switching designation point of the exciting mode provided on the way of an acceleration period and a deceleration period during the driving of the motor is sensed, the exciting mode is transferred from a quarter step to a half/full step based on the coincidence signal of a coincidence signal generator circuit for detecting a point for bringing a phase position in the exciting mode, immediately before the transfer and a phase position in the exciting mode after the transfer into coincidence. The exciting mode can be smoothly transferred while step-out in association with the transfer of the exciting mode is prevented in association with the transfer of the exciting mode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータ(以下、単にモータとも称する)の駆動を制御するモータ制御装置およびそれを備えたプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
モータは、一般的に始動されると徐々に回転速度を上げてゆき、やがて等速で回転する状態となり、一定時間後に減速を開始して停止するに至る。したがって、モータの始動から停止までには、加速区間、等速区間、および減速区間の3つの区間が存在することになる。
【0003】
このモータの回転速度は、周知のように励磁モードとパルス周期によって決定される。たとえば、4相モータの場合、励磁モードとしては、1/4ステップ(クォータステップ)のW1−2相励磁モード、ハーフステップの1−2相励磁および2相励磁モードおよびフルステップの1相励磁および2相励磁モード等がある。ハーフステップの励磁モードにおいて、1パルスで進行するステップ角は、クォータステップの励磁モードの2倍であり、フルステップの励磁モードにおいて、1パルスで進行するステップ角は、クォータステップの励磁モードの4倍である。
【0004】
したがって、パルス周期が一定の場合には、ステップ角が大きい程回転速度も速くなる。たとえば、クォータステップの励磁モードからハーフステップの励磁モードに移行すれば、回転速度は2倍になる。また、ハーフステップの励磁モードからフルステップの励磁モードに移行すれば回転速度はさらに2倍になる。
【0005】
このように、励磁モードを移行することにより、回転速度を速くすることが可能である。反対にフルステップの励磁モードからハーフ/クォータステップの励磁モードに移行すれば回転速度を遅くすることが可能である。
【0006】
また、励磁モードが一定の場合には、パルス周期を変えることにより回転速度を加速もしくは減速させることも可能である。
【0007】
このようなステッピングモータは、種々の機器に応用されているが、たとえばインクジェット方式のプリンタ(インクジェットプリンタ)において、給紙動作(ペーパフィード)のための駆動モータとして用いられる場合がある。このような給紙動作においては、給紙動作初期段階においては、トルクが大きい比較的小さなステップ角で徐々にモータを回転する必要がある一方で、一旦給紙動作が安定した後には、高速な給紙動作を実行するためにモータを高速で回転することが求められる。
【0008】
また、印刷時の給紙動作においても、印刷モード、たとえばフルカラー(精細)モードにするか否か等に応じて、要求される給紙動作の速度も種々異なる。このように、プリンタのステッピングモータは、給紙状況に応じたトルクや種々の速度が要求される。
【0009】
この際に、最も細かいピッチで紙送りが必要となる動作状態においては、そのピッチをモータのステップ角と合わせてやる必要がある。一方、このように決定されたステップ角のままで高速に回転させるとすれば、要求される性能が高くなるために高価なモータが必要となる。
【0010】
したがって、モータを効率的に使用するには、一連の加速区間および減速区間中においても、モータの励磁モードを滑らかに変更して、細かいステップ角での動作およびステップ角の大きな高速動作の両方に対応させることが望ましい。
【0011】
この点において、特開平5−300797号公報においては、回転速度を急変させることなく励磁モードをモータ駆動中に滑らかに移行する方式が提案されている。
【0012】
具体的には、CPU(Central Processing Unit)において、パルスレートすなわちパルス周期を調整するすなわち、1パルス当たりのステップ角とパルス周期の比を一定にして、速度が急変するのを防止しつつ励磁モードの移行を実行する方式が開示されている。
【0013】
【特許文献1】
特開平5−300797号公報(図1,p3〜p5)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方式においては、CPUにおいて、パルス周期の調整動作を実行する必要があり、CPUの負荷が増大し、制御が複雑であるという問題がある。
【0015】
本発明は、簡易な制御方式によって、速度を急変させることなく、駆動中に簡易かつ滑らかにモータの励磁モードを移行することが可能なステッピングモータのモータ制御装置およびそれを備えたプリンタを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うプリンタは、移送体を搬送するために用いられるステッピングモータと、ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのモータ制御装置とを含む。モータ制御装置は、記憶部と、パルス生成部と、励磁モード制御部と、一致信号生成部と、タイミング調整部と、移行指示信号生成回路とを含む。記憶部は、速度パターンを示すデータを予め記憶する。パルス生成部は、記憶部から読出されたデータに基づいて、速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成する。励磁モード制御部は、ステッピングモータの駆動中に移行指示信号に応答して第1のステップ角で進行する第1の励磁モードから第2のステップ角で進行する第2の励磁モードへ移行するとともに、第1および第2の励磁モードの一方に基づいてパルス生成部からのパルス信号の入力に応じてステッピングモータの励磁電流を制御する。一致信号生成回路は、第1および第2の励磁モードに基づくパルス信号の所定の入力回数毎に出力され、移行直前の第1の励磁モードの位相位置と第2の励磁モードの位相位置とが一致することを示す一致信号を生成する。タイミング調整部は、一致信号生成部からの一致信号の入力に応答して、入力される移行指示信号を励磁モード制御部に対して出力する。移行指示信号生成回路は、予め設定された、ステッピングモータの加速区間および減速区間の少なくとも一方において、途中に少なくとも一回タイミング調整部に対して移行指示信号を生成する。移行指示信号生成回路は、入力されるパルス信号を予め設定された回数カウントし、移行指示信号を出力するためのカウンタを有する。励磁モード制御部は、周期カウンタと、電流制御部とを有する。周期カウンタは、パルス信号に応答して、複数の位相位置のうちの一つを周期的に選択する。電流制御部は、周期カウンタによって選択された位相位置と第1および第2の励磁モードの一方に応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御する。ステッピングモータの加速区間において、第2の励磁モードは、第2のステップ角が第1の励磁モードの第1のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、第2のステップ角が第1のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含む。第1の励磁モードにおいては、複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードのうちの第1のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードのうちの第2のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1および第2のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相位置において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される。ステッピングモータの減速区間において、第1の励磁モードは、第1の励磁モードの第1のステップ角が第2の励磁モードの第2のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、第1のステップ角が第2のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含む。第1の励磁モードのうちの第1のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1の励磁モードのうちの第2のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードにおいては、複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1の励磁モードの第1および第2のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相位置において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される。
【0017】
本発明に従うモータ制御装置は、ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのモータ制御装置であって、記憶部と、パルス生成部と、励磁モード制御部と、一致信号生成部と、タイミング調整部とを含む。記憶部は、速度パターンを示すデータを予め記憶する。パルス生成部は、記憶部から読出されたデータに基づいて、速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成する。励磁モード制御部は、ステッピングモータの駆動中に移行指示信号に応答して第1のステップ角で進行する第1の励磁モードから第2のステップ角で進行する第2の励磁モードへ移行するとともに、第1および第2の励磁モードの一方に基づいてパルス生成部からのパルス信号の入力に応じてステッピングモータの励磁電流を制御する。一致信号生成部は、第1および第2の励磁モードに基づくパルス信号の所定の入力回数毎に出力され、移行直前の第1の励磁モードの位相位置と第2の励磁モードの位相位置とが一致することを示す一致信号を生成する。タイミング調整部は、一致信号生成部からの一致信号の入力に応答して、入力される移行指示信号を励磁モード制御部に対して出力する。
【0018】
好ましくは、予め設定された、入力されるパルス信号の入力回数経過時において、タイミング調整部に対して移行指示信号を生成する移行指示信号生成回路をさらに含む。
【0019】
特に、移行指示信号生成回路は、ステッピングモータの加速区間および減速区間の少なくとも一方において、途中に少なくとも一回移行指示信号を生成する。
【0020】
特に、移行指示信号生成回路は、入力されるパルス信号を予め設定された回数カウントし、移行指示信号を出力するためのカウンタを有する。
【0021】
好ましくは、励磁モード制御部は、周期カウンタと、電流制御部とを含む。周期カウンタは、パルス信号に応答して、複数の位相位置のうちの一つを周期的に選択する。電流制御部は、周期カウンタによって選択された位相位置と第1および第2の励磁モードの一方とに応じて、ステッピングモータの励磁電流を制御する。
【0022】
特に、ステッピングモータの加速区間において、第2の励磁モードは、第2のステップ角が第1の励磁モードの第1のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、第2のステップ角が第1のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含む。第1の励磁モードにおいては、複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードのうちの第1のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードのうちの第2のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1および第2のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相位置において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される。
【0023】
特に、ステッピングモータの減速区間において、第1の励磁モードは、第1の励磁モードの第1のステップ角が第2の励磁モードの第2のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、第1のステップ角が第2のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含む。第1の励磁モードのうちの第1のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1の励磁モードのうちの第2のモードにおいては、複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第2の励磁モードにおいては、複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なる。第1の励磁モードの第1および第2のモードの各々において、同一の組に含まれる各位相位置において、ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。
【0025】
図1は、本発明の実施の形態に従うモータ制御装置10および給紙等の移送体の搬送に用いられるステッピングモータ80の概念図である。
【0026】
図1を参照して、モータ制御装置10は、ステッピングモータ80の回転速度パターンの情報が記憶されている速度パターンデータテーブル40を有するメモリ15と、メモリ15の速度パターンデータテーブル40に記憶されたデータ情報TDの入力を受けて、必要なデータ等を出力するプロセッサ20と、プロセッサ20からのデータ等の入力に基づいてステッピングモータ80を駆動するための制御信号群DVSを生成するモータ制御回路30とモータ制御回路30から出力される制御信号群DVSの入力に応じてステッピングモータ80を励磁するために供給される励磁電流量および励磁電流方向を制御するモータドライバIC70とを含む。
【0027】
また、プロセッサ20は、ステッピングモータ80の駆動制御開始時に、制御信号PEN(「1」)をモータ制御回路30に出力するとともに、3種類の励磁モードへの移行を選択するモード信号(PSM,FSM,HSM)等の制御信号を出力する。なお、本明細書においては、信号の高電圧および低電圧レベルをそれぞれ「1」および「0」として表記する。
【0028】
モータ制御回路30は、データ情報TDに基づいてプロセッサ20から出力される周波数データCDの入力に応じたパルス信号CPSを生成するパルス生成回路50と、パルス生成回路50から出力されるパルス信号CPSに応じてモータを駆動する制御信号群DVSを生成するモータ駆動制御信号生成回路60とを含む。
【0029】
図2は、ステッピングモータ80の加速、定速および減速の一連の動作を示す図である。
【0030】
図2を参照して、縦軸は、ステッピングモータ80の設定速度を示し、横軸は、パルス信号CPSにおけるモータの駆動制御の開始からのステップ数を示す。
【0031】
モータ80の駆動制御が開始されると、モータ80はステップ数S0〜S3までは、加速区間として動作する。また、モータ80は、ステップ数S3〜S4までは、定速区間として動作する。さらに、モータ80は、ステップ数S4〜S6までは、減速区間として動作する。ステップ数S6の時点においてモータ80は停止する。パルス信号の発生間隔は、駆動中での励磁モードの移行を考慮することなく、モータ80が常時クォータステップで駆動されたケースに対応して設定される。したがって、一連の動作におけるモータ80の回転量は、クォータステップの励磁モードにおけるステップ角と総ステップ数との積に相当する。なお、本例においては、一例としてステップ数S0は「0」として説明する。
【0032】
さらに加速区間および減速区間のそれぞれにおいて、その途中に励磁モード切替指示ポイントが設けられる。図2においては、励磁モードの切替指示ポイントとしてステップ数S1およびS5のそれぞれが示される。
【0033】
たとえば、プリンタの給紙機構に用いられる給紙初期段階においては、スリップを防止するためにトルクの比較的高いクォータステップで駆動することで、ステッピングモータを細かいステップ角で低速に回転させながら徐々に加速していく。さらに給紙が安定してスリップの危険性が低くなった後では、モータを高速に回転させることが必要となるので、加速期間の途中において、ステップ角が大きくなるように励磁モードをハーフステップもしくはフルステップに移行する。
【0034】
さらに、停止段階においては、停止精度を向上するために、モータを徐々に減速し、かつ減速区間の途中からは細かいステップ角に戻すように励磁モードを再びクォータステップに移行する。このようにして、安定的かつ高速な給紙動作をモータ性能を効率的に活用して実行することができる。
【0035】
以下、本実施の形態において、一例として加速および減速区間において、励磁モードを滑らかに移行する構成について説明する。
【0036】
図3は、本発明の実施の形態に従うモータ制御回路30の概念図である。
図3を参照して、本発明の実施の形態に従うモータ制御回路30は、パルス生成回路50と、モータ駆動制御信号生成回路60とを含む。
【0037】
パルス生成回路50は、制御信号PENの入力に応答して活性化され、モータの回転速度を指示するための周波数データCDに基づいてパルス信号CPSを生成する。具体的には、パルス信号CPSは、上述したようにクォータステップの励磁モードにおけるステップ角に基づいて、指定のモータ速度に応じた間隔で生成される。
【0038】
モータ駆動制御信号生成回路60は、位相カウンタ100と、位相テーブル110と、一致信号生成回路120と、切替ステップ数設定回路130と、カウンタ140と、一致回路150と、AND回路160とを含む。
【0039】
位相カウンタ100は、パルス生成回路50から入力されるパルス信号CPSの入力に応答して1つずつインクリメントされる2進数表記の4ビットの位相信号PP(3:0)を生成する。なお、本明細書においては、信号(p:0)は、2進数表記の(p+1)ビットの信号を指し示すものとする。以下においても同様である。
【0040】
位相テーブル110は、選択されている励磁モードにおいて、位相信号PP(3:0)に応じた制御信号群DVSを生成する。また、位相テーブル110は、励磁モードの移行に際し、移行タイミング信号SPの入力に応答して、モード信号FSM,QSM,HSMの入力にそれぞれ応じた3種類の励磁モード(クォータステップ、ハーフステップ、フルステップ)のうちの1つに移行する。
【0041】
一致信号生成回路120は、入力される位相信号PP(3:0)に基づいて、移行直前の励磁モードにおける後述する位相位置と、移行後の励磁モードにおける位相位置とが一致するポイントを検出して、一致信号SAEを生成する。
【0042】
一致信号生成回路120は、一致回路200および201と、OR回路210とを有する。
【0043】
一致回路200は、フルステップへの移行を選択するモード信号FSM(「1」)に応答して活性化され、位相信号PP(3:0)のうちの下位ビットの位相信号PP(1:0)とデータ信号「00」とを比較する。一致すれば、制御信号FSを「1」として出力する。具体的には、一致回路200は、移行直前のクォータステップの励磁モードにおける位相位置と、フルステップの励磁モードにおける位相位置とが一致した時に制御信号FSを「1」に設定する。
【0044】
また、一致回路201は、ハーフステップへの移行を選択するモード信号HSM(「1」)に応答して活性化され、位相信号PP(3:0)のうちの下位ビットの位相信号PP(0)とデータ信号「0」とを比較する。一致すれば、制御信号HSを「1」として出力する。具体的には、一致回路201は、移行直前のクォータステップの励磁モードにおける位相位置と、フルステップの励磁モードにおける位相位置とが一致した時に制御信号HSを(「1」)に設定する。
【0045】
OR回路210は、入力される制御信号FS(「1」)、HS(「1」)もしくはクォータステップの励磁モードを選択するモード信号QSM(「1」)の入力に応答してそのOR論理演算結果を一致信号SAE(「1」)として出力する。
【0046】
切替ステップ数設定回路130は、励磁モードの移行指示を実行するステップ数が予め入力されており、プロセッサ20から出力される制御信号APもしくはDPの入力に応答して、当該ステップ数がカウンタ140に入力される。カウンタ140は、入力されるパルス信号CPSに同期して入力されたステップ数のカウントダウンを実行する。一致回路150は、カウンタ140でカウントダウンされて出力されるカウンタ回数ACS(DCS)と、データ「0」とを比較する。カウンタ回数ACS(DCS)が「0」となった時、一致回路150は、パルス信号CPSのステップ回数が上述した励磁モード切替指示ポイントに達したことを示す制御信号PAE(「1」)を生成する。
【0047】
AND回路160は、一致信号SAEと制御信号PAEが共に「1」に設定されるのに応じて、AND論理演算結果を移行タイミング信号SP(「1」)として生成する。この移行タイミング信号SP(「1」)の入力に応答して、位相テーブル110は、モード信号(QSM,HSM,FSM)に基づく選択された励磁モードへの移行を実行する。すなわち、励磁モード切替指示ポイントに達するとともに移行直前の励磁モードにおける位相位置と、移行後の励磁モードにおける位相位置とが一致した場合に移行タイミング信号SPは、「1」に設定される。
【0048】
図4は、位相信号PP(3:0)に応じて位相テーブル110から出力される制御信号群DVSのデータパターン図である。
【0049】
図4(a)は、クォータステップの励磁モードにおける制御信号群DVSのデータパターン図である。図4(b)は、ハーフステップの励磁モードにおける制御信号群DVSのデータパターン図である。図4(c)は、フルステップの励磁モードにおける制御信号群DVSのデータパターン図である。
【0050】
図4(a)を参照して、本例において、位相位置(0)〜(15)(以下、単に位相(0)〜(15)とも表記する)は、4ビットの位相信号PP(3:0)のそれぞれの値に対応付けられている。また、位相位置(0)〜(15)は、ステッピングモータのステップ位置を指し示す。具体的には、位相信号PPが「0000」の場合には、図4(a)の位相位置(0)に対応する制御信号群DVSが参照されるものとする。また、同様にして位相信号PPが「0001」の場合には、位相位置(1)の制御信号群DVSが参照されるものとする。他の位相信号PPの場合においても同様の方式にしたがって、制御信号群DVSが参照されるものとする。これに伴い、クォータステップの励磁モードにおいては、位相信号PPの入力に応答して1個ずつステッピングモータの位相位置が進行する。たとえば、モータが現在位相位置(0)にある場合には、位相位置(0)の制御信号群DVSが参照されて、位相位置(1)に進行するものとする。
【0051】
一方、ハーフステップにおいては、位相信号PPが2回入力されるのに応答して2個ずつステッピングモータの位相位置に進行する。
【0052】
さらに、フルステップにおいては、位相信号PPが4回入力されるのに応答して4個ずつステッピングモータの位相位置に進行する。
【0053】
ここで、制御信号群DVSについて詳細に説明する。
各励磁モードにおいて、制御信号群DVSは、ステッピングモータの励磁電流の極性を示す制御信号PH1,PH2と、電流量を示す制御信号I01,I11,I02,I12とを含む。制御信号PH1およびI01,I11の組合せによって、1つの相の励磁電流の極性および電流量が示される。具体的には、制御信号PH1の「0」および「1」は、対応する励磁電流の正極性および負極性にそれぞれ対応し、制御信号I01,I11によって、(I01,I11)=(00),(01),(10),(11)の4レベルの電流量が示される。同様に、制御信号PH2およびI02,I12の組合せによって、他の相の励磁電流の極性および電流量が示される。
【0054】
上述したように、各励磁モードにおいて、位相信号PP(3:0)に応じて、(0)〜(15)の16個の位相位置のうちの1つが周期的に選択され、制御信号PH1,PH2および制御信号I01,I11,I02,I12が決定される。
【0055】
図4(a)に示されるように、クォータステップでは、各位相位置において、すなわち、位相信号PP(3:0)がパルス信号CPSの入力に応答して1つずつインクリメントされる度に、少なくとも1つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、1つの位相位置ずつステッピングモータが回転する。
【0056】
これに対して、図4(b)に示されるハーフステップでは、連続した2つの位相位置毎に組が構成され、各組においては、各相の励磁電流の極性および電流量は同一とされる。したがって、位相信号PP(3:0)が2変化する度に、すなわち、パルス信号CPSが2つ入力されるたびに、少なくとも1つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、ステッピングモータが回転して位相位置が2つ進行する。
【0057】
同様に、図4(c)に示されるフルステップ時には、連続した4つの位相位置毎に組が構成され、各組においては、各相の励磁電流の極性および電流量は同一とされる。したがって、位相信号PP(3:0)が4変化する度に、すなわち、パルス信号CPSが4つ入力されるたびに、少なくとも1つの相において励磁電流の極性および電流量の少なくとも一方が切換えられて、ステッピングモータが回転して位相位置が4つ進行する。
【0058】
当該図4に示した方式で、ステッピングモータの相電流を制御して励磁モードを設定することにより、駆動中での励磁モードの切換えを考慮することなく、クォータステップ時におけるステップ角で統一的に計算して、パルス信号CPSの発生数および発生間隔を設定することができる。この結果、パルス信号を生成するためにメモリ15に格納される速度パターンデータテーブルを小型化することができる。
【0059】
ここで、たとえば、クォータステップからハーフステップへの励磁モードの移行について考える。
【0060】
図4からもわかるようにクォータステップからハーフステップもしくはフルステップに移行するには、励磁モードを移行する直前の位相位置によって、直ちに移行できる場合と、直ちに移行できない場合とがある。
【0061】
図5は、クォータステップからハーフステップへの直接移行が可能な位相位置と直接移行が不可能で調整が必要な位相位置とを説明する図である。
【0062】
図5(a)を参照して、クォータステップからハーフステップへの直接移行が可能な位相位置は、位相(0),(2),・・・(14)の偶数番号の位相位置である。
【0063】
一方、図5(b)を参照して、クォータステップからハーフステップへの直接移行が不可能な位相位置は、位相(1),(3),・・・(15)の奇数番号の位相位置である。この位相位置において、励磁モードを移行してしまうとステッピングモータが脱調してしまう。したがって、この場合においては、次の位相位置すなわち偶数番号の位相位置に進行してから励磁モードを移行することにより、脱調を防止することができる。
【0064】
図6は、クォータステップからフルステップへの直接移行が可能な位相位置と直接移行が不可能で調整が必要な位相位置とを説明する図である。
【0065】
図6(a)を参照して、クォータステップからフルステップへの直接移行が可能な位相位置は、位相(0),(4),(8),(12)の位相位置である。その他の位相位置においては直接移行をすることができない。
【0066】
図6(b)を参照して、直接移行が不可能な位相位置においては、直接移行が可能な位相位置まで進行してから移行するようにすることにより脱調を防止することができる。
【0067】
具体的には、位相(1)の位相位置においては、クォータステップで位相(4)の位相位置まで3ステップ進行してからフルステップへの移行を実行する。
【0068】
位相(2)の位相位置においては、クォータステップで位相(4)の位相位置まで2ステップ進行してからフルステップへの移行を実行する。
【0069】
位相(3)の位相位置においては、クォータステップでの位相(4)の位相位置まで1ステップ進行してからフルステップへの移行を実行する。
【0070】
他の直接移行不可能である位相位置についても同様の方式にしたがって、移行が可能な位相位置に進行してからフルステップへの移行を実行することにより脱調することなく、励磁モードを移行することができる。
【0071】
一方、フルステップもしくはハーフステップからクォータステップへの移行は、クォータステップの位相位置は、フルステップもしくはハーフステップの位相位置全てを有するので、直ちに移行を実行することができる。
【0072】
図7は、図2に示されるモータ動作において、本実施の形態に従うモータ制御回路30の制御処理の手順を示すフローチャート図である。本例においては、一例として、図2に示されるステップ数S1およびステップ数S5において励磁モードの変更指示が出力されるように予め切替ステップ数設定回路130で設定されているものとする。具体的には、切替ステップ数設定回路130には、加速区間開始時に入力される制御信号APの入力に応答してS1−S0のステップ数がカウンタ140に設定されるものとする。また、減速区間開始時に入力される制御信号DPの入力に応答してS5−S4のステップ数がカウンタ140に設定されるものとする。
【0073】
図2、3および図7を参照して、ステップ数S0(「0」)の時点においては、アイドル状態すなわちステッピングモータは無回転状態である(ステップP0)。
【0074】
次に、ステッピングモータ80の駆動制御開始時に、上述したようにプロセッサ20から制御信号PEN(「1」)が出力される。これに応答して、パルス生成回路50は、周波数データCDに応じたパルス信号CPSを出力する。これに伴い、ステッピングモータ80はパルス信号CPSに応じた加速#1に従って回転速度を上げる。また、同様のタイミングにおいて、プロセッサ20から加速区間開始時に応答して制御信号APが入力される。これに伴い、カウンタ140において、S1−S0のステップ数がカウンタ140に設定され、カウンタ回数ACSが「0」となるまでカウントダウンされる(ステップP1)。
【0075】
次に、カウンタ回数ACSが「0」となった時すなわちパルス信号CPSのステップ数がS1となった時、一致回路150は、上述したように制御信号PAE(「1」)を生成する。
【0076】
この制御信号PAE(「1」)の生成に伴い、クォータステップからハーフ/フルステップの励磁モードへの移行指示がされようとするが、モータ80の位相位置によっては直接移行が不可能であるので調整する必要がある。すなわち移行タイミング信号SPが「1」となるまで、励磁モードを移行する際の位相位置の調整が行なわれる(ステップP2)。具体的には、一致信号SAEが「1」となるまで、クォータステップで進行する。
【0077】
たとえば、ハーフステップへの移行を実行する場合において、位相信号PPの最下位ビットが「0」となる場合、いいかえるならば現在の位相位置は、位相(0),(2),(4),・・・の偶数番号である場合、上述したように次のパルス信号の入力に応答してクォータステップからハーフステップへ直接移行が可能である。したがって、一致回路201は、位相信号PPの最下位ビットが「0」となるのに応答して制御信号HS(「1」)を生成する。
【0078】
一方、フルステップへの移行を実行する場合においては、位相信号PPの下位2ビットが「00」となる場合、いいかえるならば現在の位相位置が位相(0),(4),(8),(12)である場合、上述したように次のパルス信号の入力に応答してクォータステップからフルステップへ直接移行が可能である。したがって、一致回路200は、位相信号PPの下位ビットが「00」となるのに応答して制御信号FS(「1」)を生成する。
【0079】
これに伴い、一致信号生成回路120は、生成された制御信号HS(「1」)もしくはFS(「1」)を一致信号SAEとして出力する。
【0080】
位相テーブル110は、一致信号SAEおよびPAEが入力されるAND回路160から生成される移行タイミング信号SPが「1」となるのに応答して励磁モードをクォータステップからフル/ハーフステップへ移行する(ステップP2#)。図2においては、ステップ数S2において、励磁モードの移行が実行されたことが示されている。
【0081】
次に、ステップP3において、モータ80は、パルス信号CPSに応じた加速#2に従って回転速度を上げる(ステップP3)。
【0082】
次に、所定の加速ステップの経過後、図2においてはステップ数S3において、ステッピングモータは定速状態となる(ステップP4)。
【0083】
次に、定速区間経過後のステップ数S4において、ステッピングモータ80は、パルス信号CPSに応じた減速#1に従って回転速度を下げる。また、同様のタイミングにおいて、プロセッサ20から減速区間開始時に応答して制御信号DPが入力される。これに伴い、カウンタ140において、S5−S4のステップ数がカウンタ140に設定され、カウンタ回数DCSが「0」となるまでカウントダウンされる(ステップP5)。
【0084】
次に、カウンタ回数DCSが「0」となった時すなわちパルス信号CPSのステップ数がS5となった時、一致回路150は、上述したように制御信号PAE(「1」)を生成する。
【0085】
この制御信号PAE(「1」)に伴い、クォータステップからハーフ/フルステップの励磁モードへ移行しようとするが、移行タイミング信号SPが「1」となるまで、励磁モードを移行する際の位相位置の調整が行なわれる(ステップP6)。
【0086】
ここで、上述したようにフル/ハーフステップからクォータステップへの励磁モードの移行はどの位相位置においても直接可能であるため、クォータステップへのモード変更を指示する制御信号QSM(「1」)に応じて、一致信号SAEは「1」に設定される。これに伴い、すぐに移行タイミング信号SPが「1」に設定され、励磁モードが移行される(ステップP6#)。すなわち本例においては、位相位置の調整を行なう必要はない。
【0087】
次に、ステップP7において、ステッピングモータはパルス信号CPSに応じた減速#2にしたがって、回転速度を下げる。
【0088】
次に、所定の減速ステップの経過後であるステップ数S6にステッピングモータは停止状態となる(ステップP8)。
【0089】
以上説明したように、本発明のステッピングモータの駆動装置によれば、モータ駆動中において、加速区間および減速区間の途中に予め設けられた励磁モード切替指示ポイント以降において、ステッピングモータの励磁モードを変更して、ステップ角を滑らかに変更できる。したがって、加速開始時および停止前時では細かいステップ角で、高速動作時には大きいステップ角でステッピングモータを駆動できるため、安定起動および高停止精度と、高速化とを両立した動作を、モータ性能を効率的に活用して実行することができる。なお、本例においては加速区間および減速区間で励磁モードを移行する構成について説明したが、これに限られず、定速区間で移行することも可能である。
【0090】
さらに、図8には、本発明のステッピングモータの駆動装置を備えたプリンタの全体構成を示す概略ブロック図が示される。
【0091】
図8を参照して、パソコン310は、インクジェットプリンタ380を制御する装置であって、USB制御部311と、操作入力部312と、コマンド出力部313と、印字データ出力部314とを含む。
【0092】
操作入力部312は、ユーザからの印刷指示を受け付ける。印字データ出力部314は、プログラムとそのプログラムを実行するCPUにより実現され、印字データを出力する。コマンド出力部313は、プログラムとそのプログラムを実行するCPUにより実現され、給紙コマンド、印刷開始コマンド、印刷終了コマンド、および排紙コマンドを出力する。USB制御部311は、印刷開始コマンド、給紙コマンド、印刷終了コマンド、排紙コマンド、および印字データをUSBケーブル315へ出力する。
【0093】
本発明のステッピングモータの駆動装置を備えたプリンタの代表例として示されるインクジェットプリンタ380は、制御部320と、キャリアモータ328と、給紙モータ329と、キャリア332と、フィードローラ330と、排紙ローラ331とを含む。
【0094】
制御部320は、CPU321と、USB制御部322と、ROM323と、ASIC324とからなる。ROM323は、CPU321が実行するプログラムを格納する。USB制御部322は、パソコン310からUSBケーブル315を通じて送られてくる印刷開始コマンド、給紙コマンド、印字データ、印刷終了コマンドおよび排紙コマンドを受信する。
【0095】
ASIC324は、キャリアモータ制御部325と、給紙モータ制御部326と、印字制御部327とからなる。キャリアモータ制御部325は、キャリアモータ328の駆動を制御する。キャリアモータ328は、キャリア332を主走査方向に移動させる。
【0096】
キャリア332には、印字ヘッド334にインクを供給するインクカートリッジ333が装着される。印字制御部327は、キャリア332に装着されたインクカートリッジ333の印字ヘッド334の印字を制御する。
【0097】
給紙モータ制御部326は、給紙モータ329の駆動を制御する。給紙モータ329は、プリント用紙を副走査方向に搬送する。給紙モータ329は、フィードローラ330を駆動し、フィードローラ330が回転すると、この回転がベルトを介して排紙ローラ331に伝わり排紙ローラ331も回転する。給紙モータ329は、1行の印字が終了すると、次の行を印字するために、プリント用紙を副走査方向に搬送する。
【0098】
CPU321は、給紙コマンドを受け取ると、給紙モータ制御部326を指示して、給紙モータ329を駆動させる。
【0099】
CPU321は、印刷開始コマンドを受け取ると、キャリアモータ制御部325を指示して、キャリアモータ328を駆動させて、キャリア332をホームポジションから印刷開始位置に移動させる。
【0100】
CPU321は、印字データを受け取ると、キャリアモータ制御部325を指示して、キャリアモータ328を駆動させて、キャリア332を主走査方向に移動させながら、印字制御部327に指示して、キャリア332に装着されたインクカートリッジ333の印字ヘッド334にインクを噴射させることで印字データを印字させる。
【0101】
CPU321は、1行分の印字が終了すると、キャリアモータ制御部325を指示して、キャリアモータ328を停止させて、キャリア332を停止させる。そして、CPU321は、給紙モータ制御部326を指示して、給紙モータ329を駆動させて、プリント用紙を行間だけ副走査方向に移動させる。
【0102】
CPU321は、印刷終了コマンドを受け取ると、キャリアモータ制御部325を指示して、キャリアモータ328を停止させて、キャリア332を停止させる。
【0103】
さらに、CPU321は、排紙コマンドを受けると、給紙モータ制御部326を指示して、給紙モータ329を駆動させてプリント用紙を排紙させるとともに、キャリアモータ制御部325を指示して、キャリアモータ328を駆動してキャリア332をホームポジションに移動させる。
【0104】
給紙モータ329には、ステッピングモータ80が用いられる。既に説明したように、給紙動作を安定的かつ高速に行なうには、図2に示したような速度パターン設定および励磁モードを移行することが望ましい。したがって、給紙モータ制御部326を、本願発明に従うステッピングモータの駆動制御装置、すなわち図1に示したモータ制御装置10で構成することにより、給紙モータ329を高コスト化することなく、安定的かつ高速な給紙動作を実行することができる。なお、図2に示された速度パターン設定および励磁モード切換を、排紙動作やその他の動作ごとに細分化して最適に設定することが可能である。
【0105】
また、キャリアモータ制御部325を、本願発明に従うステッピングモータのモータ制御装置で構成して、ステッピングモータで構成されたキャリアモータ328の駆動を制御することも可能である。あるいは、インクジェットプリンタ380内に設けられた他のステッピングモータを、本願発明に従うステッピングモータの駆動制御で駆動制御することも可能である。
【0106】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての移行が含まれることが意図される。
【0107】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従うステッピングモータのモータ制御装置によれば、モータ駆動中に、励磁モードの移行を指示する移行指示信号を第1および第2の励磁モードの位相位置が一致する時に励磁モード制御部に入力することができる。したがって、励磁モード移行時における脱調を防止しつつ、滑らかに励磁モードを移行することができる。従って、加速開始時および停止時では、細かいステップ角で高速動作時には、大きいステップ角でモータを駆動することができるため安定起動および高停止精度と、高速化とを両立した動作を単一のモータの性能を効率的に活用して実行することができる。
【0108】
さらに、このようなステッピングモータを備えたプリンタに従えば、ステッピングモータの高コスト化を招くことなく、安定的かつ高速に給紙動作や排紙動作を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に従うモータ制御装置10および給紙等の移送体の搬送に用いられるステッピングモータ80の概念図である。
【図2】ステッピングモータ80の加速、定速および減速の一連の動作を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に従うモータ制御回路30の概念図である。
【図4】位相信号PP(3:0)に応じて位相テーブル110から出力される制御信号群DVSのデータパターン図である。
【図5】クォータステップからハーフステップへの直接移行が可能な位相位置と直接移行が不可能で調整が必要な位相位置とを説明する図である。
【図6】クォータステップからフルステップへの直接移行が可能な位相位置と直接移行が不可能で調整が必要な位相位置とを説明する図である。
【図7】本実施の形態に従うモータ制御回路30の制御処理の手順を示すフローチャート図である。
【図8】本発明のステッピングモータの駆動装置を備えたプリンタの全体構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
10 モータ制御装置、15 メモリ、20 プロセッサ、30 モータ制御回路、40 速度パターンテーブル、50 パルス生成回路、60 モータ駆動制御信号生成回路、70 モータドライバIC、80 ステッピングモータ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that controls driving of a stepping motor (hereinafter, also simply referred to as a motor) and a printer including the same.
[0002]
[Prior art]
Generally, when the motor is started, the rotation speed is gradually increased, and then the motor is rotated at a constant speed. After a certain time, the motor starts decelerating and stops. Therefore, there are three sections from the start to the stop of the motor: an acceleration section, a constant velocity section, and a deceleration section.
[0003]
As is well known, the rotation speed of the motor is determined by the excitation mode and the pulse period. For example, in the case of a four-phase motor, the excitation modes include a W1-2-phase excitation mode of a quarter step (quarter step), a half-step 1-2-phase excitation mode, a two-phase excitation mode, and a full-step single-phase excitation mode. There is a two-phase excitation mode and the like. In the half-step excitation mode, the step angle progressing in one pulse is twice the quarter step excitation mode, and in the full step excitation mode, the step angle progressing in one pulse is four times the quarter step excitation mode. It is twice.
[0004]
Therefore, when the pulse cycle is constant, the rotation speed increases as the step angle increases. For example, when a transition is made from the quarter step excitation mode to the half step excitation mode, the rotation speed is doubled. Further, when the mode is shifted from the half-step excitation mode to the full-step excitation mode, the rotation speed is further doubled.
[0005]
As described above, by shifting the excitation mode, the rotation speed can be increased. Conversely, if the mode is shifted from the full-step excitation mode to the half / quarter-step excitation mode, the rotation speed can be reduced.
[0006]
When the excitation mode is constant, the rotation speed can be accelerated or decelerated by changing the pulse period.
[0007]
Such a stepping motor is applied to various devices, but may be used as a drive motor for a paper feeding operation (paper feed) in an ink jet printer (ink jet printer), for example. In such a paper feeding operation, in the initial stage of the paper feeding operation, it is necessary to gradually rotate the motor at a relatively small step angle where the torque is large. It is required to rotate the motor at a high speed in order to execute the sheet feeding operation.
[0008]
Also, in the paper feeding operation at the time of printing, the required speed of the paper feeding operation is variously varied depending on whether or not the printing mode is set, for example, a full color (fine) mode. As described above, the stepping motor of the printer is required to have a torque and various speeds according to the paper feeding status.
[0009]
At this time, in an operation state in which paper feeding is required at the finest pitch, it is necessary to adjust the pitch to the step angle of the motor. On the other hand, if the motor is rotated at a high speed with the step angle determined in this way, the required performance is increased, so that an expensive motor is required.
[0010]
Therefore, in order to use the motor efficiently, even during a series of acceleration sections and deceleration sections, the excitation mode of the motor is smoothly changed to enable both the operation at a fine step angle and the high-speed operation at a large step angle. It is desirable to make it correspond.
[0011]
In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-300797 proposes a method in which the excitation mode is smoothly shifted during driving of the motor without suddenly changing the rotation speed.
[0012]
More specifically, the CPU (Central Processing Unit) adjusts the pulse rate, that is, the pulse period, that is, makes the ratio of the step angle per pulse to the pulse period constant to prevent the speed from changing suddenly, and to set the excitation mode. A method for executing the transition of the above is disclosed.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-5-300797 (FIG. 1, p3 to p5)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method, there is a problem that the CPU needs to execute a pulse period adjusting operation, which increases the load on the CPU and complicates the control.
[0015]
The present invention provides a motor control device for a stepping motor that can easily and smoothly shift the excitation mode of the motor during driving by a simple control method without suddenly changing the speed, and a printer including the same. The purpose is to:
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A printer according to the present invention includes a stepping motor used for transporting a transfer body, and a motor control device for driving the stepping motor according to a predetermined speed pattern. The motor control device includes a storage unit, a pulse generation unit, an excitation mode control unit, a coincidence signal generation unit, a timing adjustment unit, and a transition instruction signal generation circuit. The storage unit stores in advance data indicating the speed pattern. The pulse generation unit generates a pulse signal at intervals according to the speed pattern based on the data read from the storage unit. The excitation mode control unit shifts from the first excitation mode that advances at the first step angle to the second excitation mode that advances at the second step angle in response to the shift instruction signal during driving of the stepping motor, and , The excitation current of the stepping motor is controlled according to the input of the pulse signal from the pulse generation unit based on one of the first and second excitation modes. The coincidence signal generation circuit outputs the pulse signal based on the first and second excitation modes every predetermined number of input times, and determines the phase position of the first excitation mode and the phase position of the second excitation mode immediately before the transition. Generate a match signal indicating a match. The timing adjuster outputs the input shift instruction signal to the excitation mode controller in response to the input of the match signal from the match signal generator. The transition instruction signal generation circuit generates a transition instruction signal to the timing adjustment unit at least once in the middle of at least one of the preset acceleration section and deceleration section of the stepping motor. The transition instruction signal generation circuit has a counter for counting the input pulse signal a predetermined number of times and outputting a transition instruction signal. The excitation mode control unit has a cycle counter and a current control unit. The period counter periodically selects one of the plurality of phase positions in response to the pulse signal. The current control unit controls the excitation current of the stepping motor according to the phase position selected by the cycle counter and one of the first and second excitation modes. In the acceleration section of the stepping motor, the second excitation mode includes a first mode in which the second step angle is twice the first step angle in the first excitation mode, and a second step angle in the second excitation mode. At least one of the second mode corresponding to four times the step angle of 1 is included. In the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of the plurality of phase positions. In the first mode of the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of two consecutive phase positions. . In the second mode of the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of four consecutive phase positions. . In each of the first and second modes, the polarity and level of the exciting current of the stepping motor are set the same at each phase position included in the same set. In the deceleration section of the stepping motor, the first excitation mode includes a first mode in which a first step angle of the first excitation mode is twice as large as a second step angle of the second excitation mode. One step angle includes at least one of the second mode in which the step angle is four times the second step angle. In the first mode of the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a pair of two consecutive phase positions. . In the second mode of the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of four consecutive phase positions. . In the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of the plurality of phase positions. In each of the first and second modes of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set the same at each phase position included in the same set.
[0017]
A motor control device according to the present invention is a motor control device for driving a stepping motor according to a predetermined speed pattern, and includes a storage unit, a pulse generation unit, an excitation mode control unit, a coincidence signal generation unit, And a timing adjustment unit. The storage unit stores in advance data indicating the speed pattern. The pulse generation unit generates a pulse signal at intervals according to the speed pattern based on the data read from the storage unit. The excitation mode control unit shifts from the first excitation mode that advances at the first step angle to the second excitation mode that advances at the second step angle in response to the shift instruction signal during driving of the stepping motor, and , The excitation current of the stepping motor is controlled according to the input of the pulse signal from the pulse generation unit based on one of the first and second excitation modes. The coincidence signal generation unit is output every predetermined number of times of input of the pulse signal based on the first and second excitation modes, and the phase position of the first excitation mode and the phase position of the second excitation mode immediately before the transition are set. Generate a match signal indicating a match. The timing adjuster outputs the input shift instruction signal to the excitation mode controller in response to the input of the match signal from the match signal generator.
[0018]
Preferably, the apparatus further includes a transition instruction signal generation circuit that generates a transition instruction signal to the timing adjustment unit when a preset number of input pulse signals has elapsed.
[0019]
In particular, the transition instruction signal generation circuit generates the transition instruction signal at least once in the middle of at least one of the acceleration section and the deceleration section of the stepping motor.
[0020]
In particular, the transition instruction signal generation circuit has a counter for counting the input pulse signal a preset number of times and outputting a transition instruction signal.
[0021]
Preferably, the excitation mode control unit includes a cycle counter and a current control unit. The period counter periodically selects one of the plurality of phase positions in response to the pulse signal. The current control unit controls the excitation current of the stepping motor according to the phase position selected by the cycle counter and one of the first and second excitation modes.
[0022]
In particular, in the acceleration section of the stepping motor, the second excitation mode includes a first mode in which the second step angle is twice the first step angle of the first excitation mode, and a second step angle. Include at least one of the second mode corresponding to four times the first step angle. In the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of the plurality of phase positions. In the first mode of the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of two consecutive phase positions. . In the second mode of the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of four consecutive phase positions. . In each of the first and second modes, the polarity and level of the exciting current of the stepping motor are set the same at each phase position included in the same set.
[0023]
In particular, in the deceleration section of the stepping motor, the first excitation mode includes a first mode in which a first step angle of the first excitation mode is twice as large as a second step angle of the second excitation mode. , And the second mode in which the first step angle is equal to four times the second step angle. In the first mode of the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a pair of two consecutive phase positions. . In the second mode of the first excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of a set of four consecutive phase positions. . In the second excitation mode, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different in each of the plurality of phase positions. In each of the first and second modes of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set the same at each phase position included in the same set.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0025]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a motor control device 10 according to an embodiment of the present invention and a stepping motor 80 used for transporting a transfer body such as paper feeding.
[0026]
With reference to FIG. 1, the motor control device 10 includes a memory 15 having a speed pattern data table 40 in which information on a rotation speed pattern of a stepping motor 80 is stored, and a speed pattern data table 40 stored in the memory 15. A processor 20 that receives necessary data information TD and outputs necessary data and the like, and a motor control circuit 30 that generates a control signal group DVS for driving the stepping motor 80 based on the input of data and the like from the processor 20 And a motor driver IC 70 that controls the amount and direction of the exciting current supplied to excite the stepping motor 80 in response to the input of the control signal group DVS output from the motor control circuit 30.
[0027]
Further, the processor 20 outputs a control signal PEN (“1”) to the motor control circuit 30 at the start of the drive control of the stepping motor 80, and also outputs the mode signals (PSM, FSM) for selecting transition to three types of excitation modes. , HSM). In this specification, the high voltage level and the low voltage level of a signal are represented as “1” and “0”, respectively.
[0028]
The motor control circuit 30 generates a pulse signal CPS that generates a pulse signal CPS corresponding to the input of the frequency data CD output from the processor 20 based on the data information TD, and a pulse signal CPS output from the pulse generation circuit 50. And a motor drive control signal generation circuit 60 that generates a control signal group DVS for driving the motor in response.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing a series of operations of the stepping motor 80 for acceleration, constant speed, and deceleration.
[0030]
Referring to FIG. 2, the vertical axis represents the set speed of stepping motor 80, and the horizontal axis represents the number of steps from the start of motor drive control in pulse signal CPS.
[0031]
When the drive control of the motor 80 is started, the motor 80 operates as an acceleration section from step numbers S0 to S3. In addition, the motor 80 operates as a constant speed section from step numbers S3 to S4. Further, the motor 80 operates as a deceleration section from step numbers S4 to S6. At the time of the step number S6, the motor 80 stops. The pulse signal generation interval is set in accordance with the case where the motor 80 is constantly driven in quarter steps without considering the transition of the excitation mode during driving. Therefore, the rotation amount of the motor 80 in a series of operations corresponds to the product of the step angle and the total number of steps in the quarter step excitation mode. Note that, in the present example, as an example, the number of steps S0 will be described as “0”.
[0032]
Further, in each of the acceleration section and the deceleration section, an excitation mode switching instruction point is provided midway. In FIG. 2, each of step numbers S1 and S5 is shown as a switching instruction point of the excitation mode.
[0033]
For example, in the initial stage of paper feeding used in the paper feeding mechanism of the printer, by driving in a quarter step having a relatively high torque in order to prevent slipping, the stepping motor is gradually rotated at a small step angle at a low speed. Accelerate. Further, after the feeding is stabilized and the danger of slip is reduced, it is necessary to rotate the motor at high speed.Therefore, during the acceleration period, the excitation mode is set to half-step or half-step to increase the step angle. Move to full step.
[0034]
Further, in the stop stage, in order to improve the stop accuracy, the motor is gradually decelerated, and the excitation mode is again shifted to the quarter step so as to return to a small step angle from the middle of the deceleration section. In this way, a stable and high-speed sheet feeding operation can be executed by efficiently utilizing the motor performance.
[0035]
Hereinafter, in the present embodiment, as an example, a configuration in which the excitation mode is smoothly shifted in the acceleration and deceleration sections will be described.
[0036]
FIG. 3 is a conceptual diagram of motor control circuit 30 according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 3, motor control circuit 30 according to the embodiment of the present invention includes a pulse generation circuit 50 and a motor drive control signal generation circuit 60.
[0037]
The pulse generation circuit 50 is activated in response to the input of the control signal PEN, and generates a pulse signal CPS based on frequency data CD for instructing the rotation speed of the motor. Specifically, the pulse signal CPS is generated at intervals according to the designated motor speed based on the step angle in the quarter step excitation mode as described above.
[0038]
The motor drive control signal generation circuit 60 includes a phase counter 100, a phase table 110, a coincidence signal generation circuit 120, a switching step number setting circuit 130, a counter 140, a coincidence circuit 150, and an AND circuit 160.
[0039]
The phase counter 100 generates a binary 4-bit phase signal PP (3: 0) that is incremented by one in response to the input of the pulse signal CPS input from the pulse generation circuit 50. In this specification, a signal (p: 0) indicates a (p + 1) -bit signal in binary notation. The same applies to the following.
[0040]
The phase table 110 generates a control signal group DVS according to the phase signal PP (3: 0) in the selected excitation mode. In addition, when the excitation mode shifts, the phase table 110 responds to the input of the shift timing signal SP and responds to the input of the mode signals FSM, QSM, and HSM in three types of excitation modes (a quarter step, a half step, and a full step). Step 1).
[0041]
The coincidence signal generation circuit 120 detects, based on the input phase signal PP (3: 0), a point at which a phase position described later in the excitation mode immediately before the transition coincides with a phase position in the excitation mode after the transition. To generate a coincidence signal SAE.
[0042]
The match signal generation circuit 120 has match circuits 200 and 201 and an OR circuit 210.
[0043]
Matching circuit 200 is activated in response to mode signal FSM ("1") for selecting the transition to the full step, and outputs lower-order bit phase signal PP (1: 0) of phase signal PP (3: 0). ) Is compared with the data signal “00”. If they match, the control signal FS is output as "1". Specifically, the coincidence circuit 200 sets the control signal FS to “1” when the phase position in the excitation mode of the quarter step immediately before the transition matches the phase position in the excitation mode of the full step.
[0044]
The coincidence circuit 201 is activated in response to the mode signal HSM (“1”) for selecting the transition to the half step, and the lower-order bit phase signal PP (0) of the phase signal PP (3: 0) is output. ) Is compared with the data signal “0”. If they match, the control signal HS is output as "1". Specifically, the coincidence circuit 201 sets the control signal HS to (“1”) when the phase position in the quarter-step excitation mode immediately before the transition matches the phase position in the full-step excitation mode.
[0045]
The OR circuit 210 responds to the input of the input control signal FS (“1”), HS (“1”) or the mode signal QSM (“1”) for selecting the excitation mode of the quarter step, and performs an OR logical operation on the OR signal. The result is output as a coincidence signal SAE ("1").
[0046]
In the switching step number setting circuit 130, the number of steps for executing the transition instruction of the excitation mode is input in advance, and the number of steps is transmitted to the counter 140 in response to the input of the control signal AP or DP output from the processor 20. Is entered. The counter 140 counts down the number of steps input in synchronization with the input pulse signal CPS. The coincidence circuit 150 compares the counter count ACS (DCS), which is counted down by the counter 140 and output, with data “0”. When the counter number ACS (DCS) becomes “0”, the coincidence circuit 150 generates the control signal PAE (“1”) indicating that the step number of the pulse signal CPS has reached the above-described excitation mode switching instruction point. I do.
[0047]
The AND circuit 160 generates an AND logical operation result as the transition timing signal SP (“1”) in response to the coincidence signal SAE and the control signal PAE being both set to “1”. In response to the input of the transition timing signal SP (“1”), the phase table 110 executes the transition to the selected excitation mode based on the mode signal (QSM, HSM, FSM). That is, the transition timing signal SP is set to “1” when the phase position in the excitation mode immediately before the transition and the phase position in the excitation mode after the transition coincide with reaching the excitation mode switching instruction point.
[0048]
FIG. 4 is a data pattern diagram of the control signal group DVS output from the phase table 110 according to the phase signal PP (3: 0).
[0049]
FIG. 4A is a data pattern diagram of the control signal group DVS in the excitation mode of the quarter step. FIG. 4B is a data pattern diagram of the control signal group DVS in the half-step excitation mode. FIG. 4C is a data pattern diagram of the control signal group DVS in the full-step excitation mode.
[0050]
Referring to FIG. 4A, in this example, the phase positions (0) to (15) (hereinafter, also simply referred to as phases (0) to (15)) are 4-bit phase signals PP (3: 0). The phase positions (0) to (15) indicate the step positions of the stepping motor. Specifically, when the phase signal PP is “0000”, the control signal group DVS corresponding to the phase position (0) in FIG. 4A is referred to. Similarly, when the phase signal PP is “0001”, the control signal group DVS at the phase position (1) is referred to. In the case of another phase signal PP, the control signal group DVS is referred to according to the same method. Accordingly, in the quarter step excitation mode, the phase position of the stepping motor advances one by one in response to the input of the phase signal PP. For example, when the motor is currently at the phase position (0), the control signal group DVS at the phase position (0) is referred to, and the motor advances to the phase position (1).
[0051]
On the other hand, in the half step, in response to the input of the phase signal PP twice, the phase signal PP advances two by two to the phase position of the stepping motor.
[0052]
Further, in the full step, in response to the input of the phase signal PP four times, the phase signal PP advances four by four to the phase position of the stepping motor.
[0053]
Here, the control signal group DVS will be described in detail.
In each excitation mode, the control signal group DVS includes control signals PH1 and PH2 indicating the polarity of the excitation current of the stepping motor, and control signals I01, I11, I02 and I12 indicating the amount of current. The combination of control signal PH1 and I01, I11 indicates the polarity and amount of the exciting current of one phase. Specifically, “0” and “1” of the control signal PH1 correspond to the positive polarity and the negative polarity of the corresponding exciting current, respectively, and (I01, I11) = (00), The four levels of current amounts (01), (10), and (11) are shown. Similarly, the polarity and amount of the exciting current of the other phase are indicated by the combination of control signal PH2 and I02 and I12.
[0054]
As described above, in each excitation mode, one of the 16 phase positions (0) to (15) is periodically selected according to the phase signal PP (3: 0), and the control signals PH1, PH2 and control signals I01, I11, I02, and I12 are determined.
[0055]
As shown in FIG. 4A, in the quarter step, at least at each phase position, that is, each time the phase signal PP (3: 0) is incremented by one in response to the input of the pulse signal CPS, at least At least one of the polarity and the amount of the exciting current is switched in one phase, and the stepping motor rotates by one phase position.
[0056]
On the other hand, in the half step shown in FIG. 4B, a set is formed for every two consecutive phase positions, and in each set, the polarity and amount of the exciting current of each phase are the same. . Therefore, each time the phase signal PP (3: 0) changes by two, that is, each time two pulse signals CPS are input, at least one of the polarity and the current amount of the exciting current is switched in at least one phase. Then, the stepping motor rotates to advance two phase positions.
[0057]
Similarly, at the time of the full step shown in FIG. 4C, a set is formed for every four consecutive phase positions, and the polarity and amount of the exciting current of each phase are the same in each set. Therefore, each time the phase signal PP (3: 0) changes by four, that is, each time four pulse signals CPS are input, at least one of the polarity and the amount of the exciting current is switched in at least one phase. Then, the stepping motor rotates and the phase position advances by four.
[0058]
By setting the excitation mode by controlling the phase current of the stepping motor by the method shown in FIG. 4, the step angle in the quarter step is unified without considering switching of the excitation mode during driving. By calculation, the number of generations and the generation interval of the pulse signal CPS can be set. As a result, the speed pattern data table stored in the memory 15 for generating the pulse signal can be reduced.
[0059]
Here, for example, consider the transition of the excitation mode from quarter step to half step.
[0060]
As can be seen from FIG. 4, in order to shift from the quarter step to the half step or the full step, depending on the phase position immediately before shifting the excitation mode, there are cases where the shift can be made immediately and cases where the shift cannot be made immediately.
[0061]
FIG. 5 is a diagram illustrating a phase position at which a direct transition from a quarter step to a half step is possible and a phase position at which a direct transition is impossible and adjustment is required.
[0062]
Referring to FIG. 5A, the phase positions at which the direct transition from the quarter step to the half step is possible are the even-numbered phase positions of phases (0), (2),... (14).
[0063]
On the other hand, with reference to FIG. 5B, the phase positions at which the direct transition from the quarter step to the half step is impossible are the odd-numbered phase positions of phases (1), (3),. It is. If the excitation mode is shifted at this phase position, the stepping motor loses synchronism. Therefore, in this case, the step-out can be prevented by shifting to the excitation mode after proceeding to the next phase position, that is, the even-numbered phase position.
[0064]
FIG. 6 is a diagram illustrating a phase position at which a direct transition from a quarter step to a full step is possible and a phase position at which a direct transition is impossible and adjustment is required.
[0065]
Referring to FIG. 6A, the phase positions at which the direct transition from the quarter step to the full step is possible are the phase positions of phases (0), (4), (8), and (12). At other phase positions, a direct transition is not possible.
[0066]
Referring to FIG. 6B, in a phase position where direct shift is not possible, step-out can be prevented by shifting to a phase position where direct shift is possible and then shifting.
[0067]
Specifically, at the phase position of the phase (1), the process proceeds to the phase position of the phase (4) by three steps in the quarter step, and then shifts to the full step.
[0068]
At the phase position of the phase (2), the process proceeds to the phase position of the phase (4) by two steps in the quarter step, and then the transition to the full step is executed.
[0069]
At the phase position of the phase (3), the process proceeds to the phase position of the phase (4) in the quarter step by one step and then shifts to the full step.
[0070]
For other phase positions that cannot be directly shifted, the excitation mode is shifted without step-out by executing the shift to the full step after proceeding to the shiftable phase position according to the same method. be able to.
[0071]
On the other hand, in the transition from the full step or half step to the quarter step, the transition can be executed immediately because the phase position of the quarter step has all the phase positions of the full step or half step.
[0072]
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of control processing of motor control circuit 30 according to the present embodiment in the motor operation shown in FIG. In this example, as an example, it is assumed that the switching step number setting circuit 130 is set in advance so that an instruction to change the excitation mode is output at the step numbers S1 and S5 shown in FIG. Specifically, it is assumed that the number of steps S1-S0 is set in the counter 140 in the switching step number setting circuit 130 in response to the input of the control signal AP input at the start of the acceleration section. Also, it is assumed that the number of steps S5-S4 is set in the counter 140 in response to the input of the control signal DP input at the start of the deceleration section.
[0073]
Referring to FIGS. 2, 3 and 7, at the time of step number S0 ("0"), the idle state, that is, the stepping motor is in a non-rotation state (step P0).
[0074]
Next, when the drive control of the stepping motor 80 starts, the control signal PEN (“1”) is output from the processor 20 as described above. In response to this, the pulse generation circuit 50 outputs a pulse signal CPS corresponding to the frequency data CD. Accordingly, the rotation speed of the stepping motor 80 increases according to the acceleration # 1 corresponding to the pulse signal CPS. At the same timing, the control signal AP is input from the processor 20 in response to the start of the acceleration section. Accordingly, the counter 140 sets the number of steps S1-S0 in the counter 140, and counts down until the counter number ACS becomes “0” (step P1).
[0075]
Next, when the counter number ACS becomes “0”, that is, when the step number of the pulse signal CPS becomes S1, the matching circuit 150 generates the control signal PAE (“1”) as described above.
[0076]
With the generation of the control signal PAE ("1"), an instruction to shift from the quarter step to the half / full step excitation mode is to be issued. However, direct shift is impossible depending on the phase position of the motor 80. Need to adjust. That is, the phase position is adjusted when shifting the excitation mode until the shift timing signal SP becomes "1" (step P2). Specifically, the process proceeds in quarter steps until the coincidence signal SAE becomes “1”.
[0077]
For example, when executing the shift to the half step, if the least significant bit of the phase signal PP is “0”, in other words, the current phase position is the phase (0), (2), (4), .. Can directly transition from the quarter step to the half step in response to the input of the next pulse signal as described above. Therefore, the matching circuit 201 generates the control signal HS (“1”) in response to the least significant bit of the phase signal PP becoming “0”.
[0078]
On the other hand, when executing the transition to the full step, when the lower two bits of the phase signal PP are “00”, in other words, the current phase position is the phase (0), (4), (8), In the case of (12), it is possible to directly shift from the quarter step to the full step in response to the input of the next pulse signal as described above. Therefore, matching circuit 200 generates control signal FS (“1”) in response to the lower bit of phase signal PP becoming “00”.
[0079]
Accordingly, the coincidence signal generation circuit 120 outputs the generated control signal HS (“1”) or FS (“1”) as the coincidence signal SAE.
[0080]
The phase table 110 shifts the excitation mode from the quarter step to the full / half step in response to the shift timing signal SP generated from the AND circuit 160 to which the coincidence signals SAE and PAE are input becoming “1” ( Step P2 #). FIG. 2 shows that the transition to the excitation mode has been executed at the step number S2.
[0081]
Next, in Step P3, the motor 80 increases the rotation speed in accordance with the acceleration # 2 according to the pulse signal CPS (Step P3).
[0082]
Next, after a predetermined acceleration step has elapsed, the stepping motor enters a constant speed state in step number S3 in FIG. 2 (step P4).
[0083]
Next, in the step number S4 after the lapse of the constant speed section, the stepping motor 80 reduces the rotation speed according to the deceleration # 1 corresponding to the pulse signal CPS. At the same timing, the control signal DP is input from the processor 20 in response to the start of the deceleration section. Accordingly, the counter 140 sets the number of steps S5-S4 in the counter 140, and counts down until the counter count DCS becomes "0" (step P5).
[0084]
Next, when the counter count DCS becomes “0”, that is, when the step number of the pulse signal CPS becomes S5, the coincidence circuit 150 generates the control signal PAE (“1”) as described above.
[0085]
In response to the control signal PAE (“1”), an attempt is made to shift from the quarter step to the half / full step excitation mode. Until the shift timing signal SP becomes “1”, the phase position at which the excitation mode shifts is shifted. Is adjusted (step P6).
[0086]
Here, as described above, since the transition of the excitation mode from the full / half step to the quarter step can be directly performed at any phase position, the control signal QSM (“1”) for instructing the mode change to the quarter step is provided. Accordingly, match signal SAE is set to “1”. Along with this, the transition timing signal SP is immediately set to "1", and the excitation mode is transitioned (step P6 #). That is, in this example, there is no need to adjust the phase position.
[0087]
Next, in Step P7, the stepping motor lowers the rotation speed according to the deceleration # 2 according to the pulse signal CPS.
[0088]
Next, the stepping motor is stopped at the step number S6 after the elapse of the predetermined deceleration step (step P8).
[0089]
As described above, according to the stepping motor drive device of the present invention, the excitation mode of the stepping motor is changed after the excitation mode switching instruction point provided in advance in the acceleration section and the deceleration section during motor driving. Thus, the step angle can be changed smoothly. Therefore, the stepping motor can be driven with a fine step angle at the start of acceleration and before stopping, and at a large step angle during high-speed operation, so that operation that achieves both stable startup, high stopping accuracy, and high speed can be performed efficiently. It can be executed by utilizing it. In this example, the configuration in which the excitation mode is shifted in the acceleration section and the deceleration section has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to shift in the constant speed section.
[0090]
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the overall configuration of a printer provided with a stepping motor driving device according to the present invention.
[0091]
Referring to FIG. 8, personal computer 310 is a device that controls inkjet printer 380, and includes a USB control unit 311, an operation input unit 312, a command output unit 313, and a print data output unit 314.
[0092]
The operation input unit 312 receives a print instruction from a user. The print data output unit 314 is realized by a program and a CPU that executes the program, and outputs print data. The command output unit 313 is realized by a program and a CPU that executes the program, and outputs a paper feed command, a print start command, a print end command, and a paper discharge command. The USB control unit 311 outputs a print start command, a paper feed command, a print end command, a paper discharge command, and print data to the USB cable 315.
[0093]
An ink jet printer 380 shown as a typical example of a printer having a stepping motor driving device according to the present invention includes a control unit 320, a carrier motor 328, a paper feed motor 329, a carrier 332, a feed roller 330, and a paper ejection. And a roller 331.
[0094]
The control unit 320 includes a CPU 321, a USB control unit 322, a ROM 323, and an ASIC 324. The ROM 323 stores a program executed by the CPU 321. The USB control unit 322 receives a print start command, a paper feed command, print data, a print end command, and a paper discharge command sent from the personal computer 310 via the USB cable 315.
[0095]
The ASIC 324 includes a carrier motor control unit 325, a paper feed motor control unit 326, and a print control unit 327. The carrier motor control unit 325 controls driving of the carrier motor 328. The carrier motor 328 moves the carrier 332 in the main scanning direction.
[0096]
An ink cartridge 333 that supplies ink to the print head 334 is mounted on the carrier 332. The print control unit 327 controls printing of the print head 334 of the ink cartridge 333 mounted on the carrier 332.
[0097]
The feed motor control unit 326 controls driving of the feed motor 329. The paper feed motor 329 transports the print paper in the sub-scanning direction. The feed motor 329 drives the feed roller 330, and when the feed roller 330 rotates, this rotation is transmitted to the discharge roller 331 via the belt, and the discharge roller 331 also rotates. When the printing of one line is completed, the sheet feeding motor 329 conveys the printing paper in the sub-scanning direction in order to print the next line.
[0098]
When receiving the sheet feed command, the CPU 321 instructs the sheet feed motor control unit 326 to drive the sheet feed motor 329.
[0099]
Upon receiving the print start command, the CPU 321 instructs the carrier motor control unit 325 to drive the carrier motor 328 to move the carrier 332 from the home position to the print start position.
[0100]
Upon receiving the print data, the CPU 321 instructs the carrier motor control unit 325 to drive the carrier motor 328 to instruct the print control unit 327 while moving the carrier 332 in the main scanning direction. The print data is printed by ejecting ink to the print head 334 of the attached ink cartridge 333.
[0101]
When printing of one line is completed, the CPU 321 instructs the carrier motor control unit 325 to stop the carrier motor 328 and stop the carrier 332. Then, the CPU 321 instructs the paper feed motor control unit 326 to drive the paper feed motor 329 to move the print paper in the sub-scanning direction only between the lines.
[0102]
When receiving the print end command, the CPU 321 instructs the carrier motor control unit 325 to stop the carrier motor 328 and stop the carrier 332.
[0103]
Further, when receiving the paper discharge command, the CPU 321 instructs the paper feed motor control unit 326 to drive the paper feed motor 329 to discharge the print paper, and instructs the carrier motor control unit 325 to output the carrier. The motor 328 is driven to move the carrier 332 to the home position.
[0104]
The stepping motor 80 is used as the sheet feeding motor 329. As described above, in order to perform the sheet feeding operation stably and at a high speed, it is desirable to shift the speed pattern setting and the excitation mode as shown in FIG. Therefore, by configuring the feed motor control unit 326 with the drive control device of the stepping motor according to the present invention, that is, the motor control device 10 shown in FIG. 1, the feed motor 329 can be stably manufactured without increasing the cost. In addition, a high-speed paper feeding operation can be performed. It should be noted that the speed pattern setting and the excitation mode switching shown in FIG. 2 can be optimally set by subdividing for each sheet discharging operation and other operations.
[0105]
Further, the carrier motor control unit 325 can be configured by a motor control device for a stepping motor according to the present invention, and can control the drive of the carrier motor 328 configured by the stepping motor. Alternatively, it is also possible to drive and control another stepping motor provided in the ink jet printer 380 by driving control of the stepping motor according to the present invention.
[0106]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any transition within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the motor control device for a stepping motor according to the present invention, the shift instruction signal for instructing the shift of the excitation mode is output when the phase positions of the first and second excitation modes match during motor driving. It can be input to the excitation mode control unit. Therefore, it is possible to smoothly shift to the excitation mode while preventing step-out at the time of shifting to the excitation mode. Therefore, at the start and stop of acceleration, the motor can be driven at a large step angle during a high-speed operation with a fine step angle, so that a single motor can achieve stable startup, high stop accuracy, and high-speed operation at the same time. Can be efficiently utilized and executed.
[0108]
Further, according to the printer having such a stepping motor, the sheet feeding operation and the sheet discharging operation can be executed stably and at high speed without increasing the cost of the stepping motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a motor control device 10 according to an embodiment of the present invention and a stepping motor 80 used for transporting a transfer body such as paper feed.
FIG. 2 is a diagram showing a series of operations of acceleration, constant speed, and deceleration of a stepping motor 80.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a motor control circuit 30 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a data pattern diagram of a control signal group DVS output from a phase table 110 according to a phase signal PP (3: 0).
FIG. 5 is a diagram illustrating a phase position at which a direct transition from a quarter step to a half step is possible and a phase position at which a direct transition is impossible and adjustment is required.
FIG. 6 is a diagram illustrating a phase position at which a direct transition from a quarter step to a full step is possible and a phase position at which a direct transition is impossible and adjustment is required.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of control processing of motor control circuit 30 according to the present embodiment.
FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the overall configuration of a printer including a stepping motor driving device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 motor control device, 15 memory, 20 processor, 30 motor control circuit, 40 speed pattern table, 50 pulse generation circuit, 60 motor drive control signal generation circuit, 70 motor driver IC, 80 stepping motor.

Claims (8)

移送体を搬送するために用いられるステッピングモータと、前記ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのモータ制御装置とを備え、
前記モータ制御装置は、
前記速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶部と、
前記記憶部から読出された前記データに基づいて、前記速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成部と、
前記ステッピングモータの駆動中に移行指示信号に応答して第1のステップ角で進行する第1の励磁モードから第2のステップ角で進行する第2の励磁モードへ移行するとともに、前記第1および第2の励磁モードの一方に基づいて前記パルス生成部からの前記パルス信号の入力に応じて前記ステッピングモータの励磁電流を制御するための励磁モード制御部と、
前記第1および第2の励磁モードに基づく前記パルス信号の所定の入力回数毎に出力され、移行直前の前記第1の励磁モードの位相位置と前記第2の励磁モードの位相位置とが一致することを示す一致信号を生成する一致信号生成部と、
前記一致信号生成部からの前記一致信号の入力に応答して、入力される前記移行指示信号を前記励磁モード制御部に対して出力するためのタイミング調整部と、
予め設定された、前記ステッピングモータの加速区間および減速区間の少なくとも一方において、途中に少なくとも一回前記タイミング調整部に対して前記移行指示信号を生成する移行指示信号生成回路とを含み、
前記移行指示信号生成回路は、入力される前記パルス信号を予め設定された回数カウントし、前記移行指示信号を出力するためのカウンタを有し、
前記励磁モード制御部は、前記パルス信号に応答して、複数の位相位置のうちの一つを周期的に選択するカウンタと、
前記カウンタによって選択された位相位置と前記第1および第2の励磁モードの前記一方に応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御部とを有し、
前記ステッピングモータの加速区間において、前記第2の励磁モードは、前記第2のステップ角が前記第1の励磁モードの前記第1のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、前記第2のステップ角が前記第1のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含み、
前記第1の励磁モードにおいては、前記複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードのうちの前記第1のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードのうちの前記第2のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1および第2のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相位置において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定され、
前記ステッピングモータの減速区間において、前記第1の励磁モードは、前記第1の励磁モードの前記第1のステップ角が前記第2の励磁モードの前記第2のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、前記第1のステップ角が前記第2のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含み、
前記第1の励磁モードのうちの前記第1のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1の励磁モードのうちの前記第2のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードにおいては、前記複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1の励磁モードの前記第1および第2のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相位置において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される、プリンタ。
A stepping motor used to transport the transfer body, and a motor control device for driving the stepping motor according to a predetermined speed pattern,
The motor control device,
A storage unit that stores data indicating the speed pattern in advance,
A pulse generation unit that generates a pulse signal at intervals according to the speed pattern, based on the data read from the storage unit;
While the stepping motor is being driven, a transition is made from a first excitation mode that proceeds at a first step angle to a second excitation mode that proceeds at a second step angle in response to a transition instruction signal, and the first and the second modes are shifted. An excitation mode control unit for controlling an excitation current of the stepping motor in response to the input of the pulse signal from the pulse generation unit based on one of the second excitation modes;
The pulse signal is output every predetermined number of times of inputting the pulse signal based on the first and second excitation modes, and the phase position of the first excitation mode and the phase position of the second excitation mode immediately before the transition match. A match signal generation unit that generates a match signal indicating that
In response to the input of the coincidence signal from the coincidence signal generation unit, a timing adjustment unit for outputting the input shift instruction signal to the excitation mode control unit,
A shift instruction signal generating circuit that generates the shift instruction signal to the timing adjustment unit at least once in the middle of at least one of an acceleration section and a deceleration section of the stepping motor, which is set in advance,
The transition instruction signal generation circuit has a counter for counting the input pulse signal a preset number of times and outputting the transition instruction signal,
The excitation mode control unit, in response to the pulse signal, a counter that periodically selects one of a plurality of phase positions,
A current control unit that controls an excitation current of the stepping motor according to the phase position selected by the counter and the one of the first and second excitation modes;
In the acceleration section of the stepping motor, the second excitation mode includes a first mode in which the second step angle is twice as large as the first step angle in the first excitation mode; A step angle of 2 includes at least one of a second mode corresponding to four times the first step angle,
In the first excitation mode, at each of the plurality of phase positions, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different,
In the first mode of the second excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a pair of continuous two of the plurality of phase positions. At least one is different,
In the second mode of the second excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a group of four consecutive phase positions. At least one is different,
In each of the first and second modes, the polarity and level of the exciting current of the stepping motor are set to be the same at each of the phase positions included in the same set,
In the deceleration section of the stepping motor, the first excitation mode is such that the first step angle of the first excitation mode is twice as large as the second step angle of the second excitation mode. 1, and at least one of a second mode in which the first step angle is four times the second step angle,
In the first mode of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set for each of a pair of two consecutive phase positions. At least one is different,
In the second mode of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a group of four consecutive phase positions. At least one is different,
In the second excitation mode, at each of the plurality of phase positions, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different,
In each of the first and second modes of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set to be the same at each of the phase positions included in the same set. .
ステッピングモータを予め定められた速度パターンに従って駆動するためのモータ制御装置であって、
前記速度パターンを示すデータを予め記憶する記憶部と、
前記記憶部から読出された前記データに基づいて、前記速度パターンに応じた間隔でパルス信号を生成するパルス生成部と、
前記ステッピングモータの駆動中に移行指示信号に応答して第1のステップ角で進行する第1の励磁モードから第2のステップ角で進行する第2の励磁モードへ移行するとともに、前記第1および第2の励磁モードの一方に基づいて前記パルス生成部からの前記パルス信号の入力に応じて前記ステッピングモータの励磁電流を制御するための励磁モード制御部と、
前記第1および第2の励磁モードに基づく前記パルス信号の所定の入力回数毎に出力され、移行直前の前記第1の励磁モードの位相位置と前記第2の励磁モードの位相位置とが一致することを示す一致信号を生成する一致信号生成部と、
前記一致信号生成部からの前記一致信号の入力に応答して、入力される前記移行指示信号を前記励磁モード制御部に対して出力するためのタイミング調整部とを備える、モータ制御装置。
A motor control device for driving a stepping motor according to a predetermined speed pattern,
A storage unit that stores data indicating the speed pattern in advance,
A pulse generation unit that generates a pulse signal at intervals according to the speed pattern, based on the data read from the storage unit;
While the stepping motor is being driven, a transition is made from a first excitation mode that proceeds at a first step angle to a second excitation mode that proceeds at a second step angle in response to a transition instruction signal, and the first and the second modes are shifted. An excitation mode control unit for controlling an excitation current of the stepping motor in response to the input of the pulse signal from the pulse generation unit based on one of the second excitation modes;
The pulse signal is output every predetermined number of times of inputting the pulse signal based on the first and second excitation modes, and the phase position of the first excitation mode and the phase position of the second excitation mode immediately before the transition match. A match signal generation unit that generates a match signal indicating that
A motor control device comprising: a timing adjustment unit configured to output the input transition instruction signal to the excitation mode control unit in response to the input of the coincidence signal from the coincidence signal generation unit.
予め設定された、入力される前記パルス信号の入力回数経過時において、前記タイミング調整部に対して前記移行指示信号を生成する移行指示信号生成回路をさらに備える、請求項2記載のモータ制御装置。3. The motor control device according to claim 2, further comprising a transition instruction signal generation circuit that generates the transition instruction signal to the timing adjustment unit when a preset number of times of input of the input pulse signal has elapsed. 前記移行指示信号生成回路は、前記ステッピングモータの加速区間および減速区間の少なくとも一方において、途中に少なくとも一回前記移行指示信号を生成する、請求項3記載のモータ制御装置。4. The motor control device according to claim 3, wherein the transition instruction signal generation circuit generates the transition instruction signal at least once during at least one of an acceleration section and a deceleration section of the stepping motor. 5. 前記移行指示信号生成回路は、入力される前記パルス信号を予め設定された回数カウントし、前記移行指示信号を出力するためのカウンタを有する、請求項3記載のモータ制御装置。4. The motor control device according to claim 3, wherein the transition instruction signal generation circuit has a counter for counting the input pulse signal a preset number of times and outputting the transition instruction signal. 5. 前記励磁モード制御部は、前記パルス信号に応答して、複数の位相位置のうちの一つを周期的に選択する周期カウンタと、
前記周期カウンタによって選択された位相位置と前記第1および第2の励磁モードの前記一方とに応じて、前記ステッピングモータの励磁電流を制御する電流制御部とを含む、請求項2記載のモータ制御装置。
The excitation mode control unit, in response to the pulse signal, a period counter that periodically selects one of a plurality of phase positions,
3. The motor control according to claim 2, further comprising: a current control unit that controls an excitation current of the stepping motor according to the phase position selected by the cycle counter and the one of the first and second excitation modes. 4. apparatus.
前記ステッピングモータの加速区間において、前記第2の励磁モードは、前記第2のステップ角が前記第1の励磁モードの前記第1のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、前記第2のステップ角が前記第1のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含み、
前記第1の励磁モードにおいては、前記複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードのうちの前記第1のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードのうちの前記第2のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1および第2のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相位置において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される、請求項6記載のモータ制御装置。
In the acceleration section of the stepping motor, the second excitation mode includes a first mode in which the second step angle is twice as large as the first step angle in the first excitation mode; A step angle of 2 includes at least one of a second mode corresponding to four times the first step angle,
In the first excitation mode, at each of the plurality of phase positions, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different,
In the first mode of the second excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a pair of continuous two of the plurality of phase positions. At least one is different,
In the second mode of the second excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a group of four consecutive phase positions. At least one is different,
7. The motor control device according to claim 6, wherein in each of the first and second modes, the polarity and level of the exciting current of the stepping motor are set to be the same at each of the phase positions included in the same set. .
前記ステッピングモータの減速区間において、前記第1の励磁モードは、前記第1の励磁モードの前記第1のステップ角が前記第2の励磁モードの前記第2のステップ角の2倍に相当する第1のモードと、前記第1のステップ角が前記第2のステップ角の4倍に相当する第2のモードとの少なくとも一方を含み、
前記第1の励磁モードのうちの前記第1のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する2つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1の励磁モードのうちの前記第2のモードにおいては、前記複数の位相位置のうちの連続する4つずつで構成される組のそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第2の励磁モードにおいては、前記複数の位相位置のうちのそれぞれにおいて、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルの少なくとも一方は異なり、
前記第1の励磁モードの前記第1および第2のモードの各々において、同一の前記組に含まれる各前記位相位置において、前記ステッピングモータの励磁電流の極性およびレベルは同一に設定される、請求項6記載のモータ制御装置。
In the deceleration section of the stepping motor, the first excitation mode is such that the first step angle of the first excitation mode is twice as large as the second step angle of the second excitation mode. 1, and at least one of a second mode in which the first step angle is four times the second step angle,
In the first mode of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set for each of a pair of two consecutive phase positions. At least one is different,
In the second mode of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set in each of a group of four consecutive phase positions. At least one is different,
In the second excitation mode, at each of the plurality of phase positions, at least one of the polarity and the level of the excitation current of the stepping motor is different,
In each of the first and second modes of the first excitation mode, the polarity and level of the excitation current of the stepping motor are set to be the same at each of the phase positions included in the same set. Item 7. The motor control device according to Item 6.
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